汽車座椅高度調節器核心構件優化設計

徐青龍 張露

（1 重慶交通大學；2 重慶長安汽車公司汽車工程研究總院）

汽車座椅升降機構用來調節汽車座椅高度和角度，能提高乘員舒適性，并給駕駛者提供最佳視線，讓不同身材的人都能看清前方路況，保證行車安全[1]。汽車座椅連接部件的設計在很大程度上影響座椅本身的安全性能，在汽車行駛或發生碰撞過程中，如果連接部件先于座椅失效，可能會造成座椅骨架的斷裂及調節機構失靈等問題，此時駕駛員的生命安全將受到極大威脅[2]。文章著重介紹了某款汽車座椅高度調節器核心構件——銷柱的再次設計，使得與銷柱配合的棘爪在Y 向無移動，并通過加注油脂的措施有效防止核心件內部產生銹蝕，從而解決高調失效的問題。

1 高調器的結構分析

1.1 高調器結構及工作原理

汽車座椅高調器是實現座椅在高度方向上的調節，以滿足不同身高的乘客乘座的舒適性，保證汽車行駛過程中的安全性，其結構分解圖，如圖1 所示。其原理為：外滑槽蓋在高調手柄的帶動下做上下往復運動，當提拉（推）手柄時，外滑槽蓋做逆時針（順時針）轉動（垂直于外滑槽蓋方向看過去），此時鉚接在外滑槽蓋上的緊固鉚釘撥動高調內部的撥片，撥片進一步撥動齒輪，做順時針（逆時針）旋轉，最終通過齒輪的逆時針轉動帶動座椅齒板完成座椅的高度調節，當釋放高調手柄時，手柄會在曲簧的彈力下回復到初始位置，高調內部通過滾子及棘輪利用摩擦力完成自鎖。

1.2 高調失效模式分析

2011年10月某款汽車駕駛員座椅第1 次出現高調失效的問題，高調核心件總成示意圖，如圖2 所示，失效現象為：調節高調手柄，座墊無升降。經將問題座椅高調器核心件拆卸后發現連接棘爪的銷柱在Y 向有竄動，如圖3 所示，產生了一定的位移，導致棘爪無法正常工作，從而導致高調失效。

2012年8月售后問題中出現經過整改后的高調失效座椅，操作調整手柄時內側齒輪不跟轉。經拆解座椅后發現問題原因是棘爪與銷柱之間生銹，如圖4 所示，該區域附近的焊接在焊接時油脂在焊接高溫下蒸發，導致該區域表面成分破壞后生銹。

由此可見，銷柱的結構及性能是保證高度調節器正常工作的關鍵。

2 高調器核心構件的設計

2.1 常見結構

高調器核心件原有結構，如圖3 所示。由于銷柱在Y 向無較穩固支撐，故在高調器工作一段時間后，銷柱在Y 向發生竄動，棘爪掉落，致使高調器無法將力矩傳出，四連桿機構無升降動作，從而導致高調器失效。

針對此問題，為了限制銷柱在Y 方向的竄動，在銷柱外表面增加焊點，如圖5 所示，以防止銷柱在Y 向產生竄動。但是由于點焊在高溫下將高調器核心構件表面油脂蒸發，點焊區域附近表面成分被破壞，導致高調器內部發生銹蝕，棘爪無法轉動，中斷了力矩的傳遞，導致高調器無法正常工作。

2.2 優化設計的結構

通過以上分析可知，原有的銷柱結構容易產生沿銷柱軸向的竄動，施加焊點后銷柱外表面產生銹蝕，以上都會導致高調器在工作過程中失效。為了避免銷柱在軸向上產生竄動，防止銷柱和棘爪接觸面產生銹蝕，重新對高調器的核心構件——銷柱進行優化設計，如圖6 所示，優化設計的銷柱經沖壓而成。由圖6 可知，新設計的銷柱可有效防止在其軸向上的竄動，在銷柱與棘爪接觸面加注油脂，防止表面產生銹蝕，經優化設計后的銷柱不需要施焊防止其竄動，加注的油脂不會蒸發，可有效地防止高調失效。

2.3 實驗驗證

重新設計后的高調器的核心構件順利完成座椅疲勞耐久試驗3 萬個循環（1 個循環為：座椅從最低位置調到最高位置），改進設計后的銷柱應力-應變曲線與改進前一致，誤差≤0.08%，試驗表明整改效果良好。

3 結論

通過對高調器內部銷柱的優化設計，解決了原有設計的缺陷，既阻止了銷柱在Y 向產生竄動，又防止了核心件內部產生銹蝕。通過本次結構優化認識到以下幾點不足及今后工作方向：

1）為了減輕事故發生時對乘員的傷害程度，盡可能避免座椅結構破壞和功能失效情況的發生，在今后項目的座椅開發過程中，除了對座椅進行舒適性、結構簡化及輕量化設計外，應著重考慮座椅的安全性設計，加強對座椅靜強度、沖擊強度以及疲勞強度等方面的分析；

2）目前一些汽車自主企業在座椅高調、調角器、座椅加熱和通風等核心件的性能及試驗要求等方面處于空白階段，產品研發中心應在最短時間內完善此方面的資料，從而為后續產品開發提供更多成熟的座椅配置選擇；

3）產品部門在進行質量整改的時候，除了審核供應商提出的整改措施外，更應全面考慮工藝改變對產品造成的其他影響，綜合整個生產工藝、運輸及裝配等各個環節對產品造成的影響；

4）除了制造和裝配工藝外，還應該考慮運輸方式（海運、陸運）寄包裝方式等對產品造成的影響。